对南京地铁框架泄漏保护及钢轨电位限制装置的几点分析

许韦韦

（南京地铁运营有限责任公司　江苏　南京　210012）

对南京地铁框架泄漏保护及钢轨电位限制装置的几点分析

许韦韦

（南京地铁运营有限责任公司江苏南京210012）

地铁直流系统的保护按照被保护设备分为整流机组保护、直流开关保护、直流柜框架保护和钢轨电位保护等。本文结合南京地铁实际主要阐述了NPMPD型钢轨电位限制装置的工作原理及功能测试，仅供参考。

南京地铁；框架泄漏保护；工作原理；故障分析

前言

地铁直流牵引供电系统保护一般包括大电流脱扣保护、电流上升率和电流增量保护（DLL保护）、框架泄漏保护及钢轨电位限制装置等，下文重点阐述框架泄漏保护及钢轨电位限制装置。

1　框架泄漏保护分析

当地铁牵引直流供电设备DC1500V正极，如整流器柜、直流开关柜内的正极，对设备外壳发生放电或绝缘下降导致泄漏故障时，短路电流通过地或设备外壳，容易扩大为DC1500V正极对负极间的短路事故，而正、负极短路时的短路电流可达数万安培以上，将对设备造成严重损坏。而框架泄漏保护装置的保护原理是，当正极对柜体外壳刚出现绝缘损坏时，存在极小泄漏电流或存在极小电压差时，快速跳闸切除故障，是专为直流设备配备的正极与柜体发生泄漏故障时的一种有效保护，保证地铁牵引供电系统的安全运行[1]。

2　NPMPD型钢轨电位限制装置

工作原理：

复用开关由直流接触器和晶闸管模块组成；它可以将钢轨与大地通过等电位母线短接。在正常情况下，直流接触器的触头是断开的，同时晶闸管处于截止状态。钢轨与大地之间的电压由电压表检测并显示，而由电压测量元件U>、U>>、U<、和晶闸管模块来判断电压并执行相应动作。

装置具有：一段电压保护U>；二段电压保护U>>；三段电压保护U>>>；低电压保护U<。

2.1电压小于U>

走行钢轨与等电位母线间的电压值小U>设定值，在这种情况下直流接触器是开断的，即主触头断开。

2.2电压大于或等于U>

测得的电压值大于或等于电压测量元件U>的阈值，经过一段设定的延时后，该装置将回流回路有效短接，动作的延时确保在短期的允许电压最大值下，不会发生不必要的短路。10s之后，直流接触器再次自动断开。

如果当时的电压值小于U>的阈值，则钢轨电位限制装置经过一段可调整的延时后再进入正常状态。如果电压值又大于U>，则钢轨电位限制装置再次发生短路。

此过程一直持续到电压又保持在许可范围内，或短路次数达到预定数字（调整范围从1…N）。一旦达到预设值，短路装置即会闭锁。当闭锁时，需按复位按钮将其复归。

2.3电压大于或等于U>>

测得的电压值大于或等于U>>的阈值，钢轨与大地被无延时短接。短路装置即会闭锁，需按复位按钮将其手动复归。

2.4电压大于或等于U>>>

如果电压超过U>>>的阈值，即当电压大于600V±50V时，则晶闸管元件立即导通以抵消直流接触器的机械延时，同时直流接触器被激活，而闭锁状态继续保持。闭锁状态需按复位按钮将其手动复归。

2.5控制电源失电本钢轨电位限制装置的控制回路采用闭环原理，保证一旦控制电源发生故障，装置会自动将钢轨与大地有效短接。这样，在控制电源发生故障时，人员及设施安全得到保障。控制电源的失压能通过远程信号传递。

2.6钢轨电位限制装置的故障直流接触器一、二次回路故障发生时，控制器将故障信号输出同时闭锁合闸，需按复位按钮将其手动复归。

若直流接触器因故障而不能闭合，在电压大于600V±50V时，此功能由晶闸管元件执行。若电压小于U<定值，经一段时间延时，系统报故障同时闭锁输出。需按复位按钮将其手动复归。

3　案例分析——南京地铁宁天线12.3框保跳闸故障分析

3.1故障现象

12月2日晚化工园牵混所进行直流牵引系统二级保养，12月3日凌晨2点30分工作结束进行送电时1#整流机组发生电流型框保动作，造成该机组35kV开关跳闸，轨电位电流三段合闸闭锁。由于是在停运期间，故对行车没影响。

工班现场负责人员及维保单位人员及时对1#整流机组进行检查，发现A桥F6快速熔断器熔断，报文为A桥报警；B桥F35、F36快速熔断器熔断，报文为B桥跳闸。判定故障原因为散热片温度传感器脱落，掉落在二极管与交、直流母排中间，在掉落中碰到交、直流母排，造成交流电源与直流电源短路，温度传感器被击穿。进过检查，1#整流机组二极管无损坏，框架绝缘良好。更换损坏的三个快速熔断器、两套温度传感器。并对2#整流机组进行检查温度传感器固定状态，良好。之后对交流母排进行加压试验，确认设备正常，地铁运行结束收车后送电，设备正常。

3.2故障分析

（1）温度传感器与陶瓷片、散热片之间是用502胶水连接，在安装中固定不牢固；

（2）检修人员在使用电吹风清理灰尘时，造成温度传感器脱落。

3.3问题及解决措施

（1）检修负责人、工作负责人在工作结束后未能细致检查发现事故苗头；检修人员在检修过程中工作不仔细，温度传感器脱落后未能及时发现问题。解决措施：对检修负责人、工作负责人及检修人员进行多方位的培训，加强工作责任心。

（2）在直流牵引系统二级保养期间，对整流机组温度传感器及其他元器件进行仔细检查，完成时间为三个月内。

（3）针对该类型的问题，本专业技术人员与厂家技术人员经过探讨，拿出处理方案，对高新开发区、信息工程大学及葛塘站整理器温度传感器进行重新固定处理（将器温度传感器固定在铜片上，再用一铜片合并，保持一面平整，最后利用铜排原有螺丝固定）。方案成熟之后利用日常检修时间对全线整理器温度传感器进行整改。

U231+.8

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1673-0038（2015）23-0256-02

2015-5-23